STUDY OF THE INFLUENCE OF STRONG EARTHQUAKE ON THE RECURRENCE BEHAVIOR OF MAJOR EARTHQUAKE ON ACTIVE FAULT-TAKING THE MIDDLE-NORTH SECTION OF XIANSHUIHE FAULT AS AN EXAMPLE

It is of great significance to determine the factors and causes that affect the recurrence of major earthquakes. This paper introduces the influence of strong earthquake on the recurrence of major earthquakes according to elastic rebound theory, and then proposes to calculate the impact time Δt respectively from the effect of strong earthquakes on the same and surrounding faults on the major earthquake recurrence by using seismic moment release rate method and Coulomb stress change. In this paper, we studied the change amount of major earthquake recurrence by taking four earthquakes with magnitude greater than 6.5 occurring at different fracture sections of the Xianshuhe fault zone as an example, they occurred on Daofu, Changcu, Zhuwo Fault, respectively. We used seismic moment rate method to calculate the impact time Δt of strong earthquake on the recurrence of major earthquakes on the Daofu-Qianning Fault. We further discussed the effect of the Coulomb stress change due to the interaction between faults on the recurrence of subsequent major earthquakes. The co-seismic and post-seismic Coulomb stress changes caused by strong earthquake on the surrounding faults on the Ganzi-Luhuo Fault are calculated. With the fault interaction considered, the importance of the interaction between faults in the middle-north section of the Xianshuihe fault zone to change the recurrence of large earthquakes is retested and evaluated. The results indicate that the two strong earthquakes occurring along Xianshuihe Fault in 1904(M=7.0) and 1981(M=6.9) resulted in a delay of 80 years and 45 years of major earthquake recurrence on the Daofu-Qianning Fault respectively, and the M7.3 earthquake in 1923 and the M6.8 earthquake in 1967 resulted in an advance of 35 years of major earthquake recurrence on the Ganzi-Luhuo Fault.     

准时间可预报复发行为与断裂带分段发震概率估计

反不确定性引入“时间可预报模式”，可将一次地震之后的平静时间表示成与这次地震位错量在小呈正相关的随机变量。称这种带有不确定性的地震原地复发行为为“准时间可预报行为”。对于历史地震资料，准时间可预报复发行为可由地震后平静时间的对数与地震烈度的回归方程。文中给出了估计一条枯断裂带不同段落以上一次地震烈度值为背景的平均复发时间间隔的方法，以及可用 于对未来地震潜势进行不确定评价的实时概率模型，并以鲜水河     

鲜水河断裂带南东段的深部孕震环境与2014年康定M_S6.3地震

2014年11月22日16时55分在四川省甘孜藏族自治州康定县发生的6.3级地震,结束了鲜水河断裂带近30多年以来没有较大地震发生的历史,其潜在的地震危险性再次引起国内外地学工作者的关注.为了研究鲜水河断裂带南东段深部孕震环境和探求康定MS6.3地震的成因,本文先利用四川区域数字地震台网和康定地区及周边所布设的流动地震台阵在2009年1月1日至2014年12月5日期间所记录到7397次区域地震事件的99287条P波到时资料,反演得到了鲜水河断裂带南东段上地壳范围内不同深度的三维P波速度结构特征;再对康定震区及周边的重力、航磁数据进行视密度、视磁化强度反演,得到了壳内不同深度密度的横向变化信息和视磁化强度的分布特征;在此基础上综合研究鲜水河断裂带南东段的深部孕震环境.研究结果表明,雅江—九龙一带的低速区与泸定—宝兴高速区的速度结构特征表明了鲜水河断裂带南东段两侧壳内物质存在显著的横向介质差异,康定MS6.3地震发生在该高低速异常区的分界线上;结合康定MS6.3地震的1028个余震序列的精确定位结果可以看出,重新定位后的余震沿着鲜水河断裂带南东段呈条带状分布,且震源深度优势分布层位深度为8~15km,该余震序列的空间分布特征与鲜水河断裂南东段的深部介质条件密切相关.鲜水河断裂带南东段特有的视密度和视磁化强度异常分布特征反映了康定地区东西两侧块体的基底性质存在明显差异,康定—石棉及其以东地区所表现出的磁异常高和重力高的位场特征,反映该区域由强磁性、高密度物质组成,而康定MS6.3地震就发生在康定—石棉重力梯度变化带上、雅安—泸定磁性穹窿区的西边界线上.随着川青块体向南东方向滑移,受到四川盆地西缘边界刚性基底对川青块体的强烈阻挡,加剧了康定—石棉及其以东地区基底岩层的褶皱变形并产生了强烈的应力积累,所积累的应力突然释放导致了康定MS6.3地震的发生,这正是此次鲜水河断裂带南东段康定地区强震孕育和发生的深部构造环境和介质特征.根据本文对鲜水河断裂带南东段深部孕震环境的综合研究成果可知,石棉段处于重磁异常梯级带上且其北东侧表现出的高密度、强磁性和高波速等物性特征有利于区域应力的相对集中,因此,鲜水河断裂带南东段石棉地区的地震活动趋势和地震危险性背景值得进一步关注和研究.     

鲜水河断裂带南段深部电性结构特征研究

通过对新都桥一小金剖面的大地电磁测深及重磁实测资料研究,结合区域地质资料,对鲜水河断裂带南段及邻区深部构造、壳内高导层、电性结构与历史地震的关系进行了研究.结果表明:(1)鲜水河断裂带深浅表现出不同特征,浅部是以地壳脆性-剪切带为主的断裂系统,深部是以走滑型-壳幔韧性剪切带为主的断裂系统,断裂呈花状形态,深部到达上地幔;(2)在丹巴构造带及鲜水河断裂带的中下地壳,广泛发育壳内高导层,其分布具有不均匀性,且与断裂带构造活动有关;(3)在鲜水河断裂带的走滑剪切作用下,上地壳物质发生原地重熔产生花岗岩浆是折多山花岗岩形成的主要机制;(4)鲜水河断裂带地震发生机理与塑性软弱层密切相关,受塑性软弱层拖拽作用,应力区集中在高阻体脆性介质内部靠近断层一侧,使得岩石破碎而发生地震.     

鲜水河断裂带北西段不同破裂源强震震级（M≥67）及复发间隔研究

鲜水河断裂带是四川西部一条晚第四纪强烈左旋走滑活动的构造带，历史上发生多次强震. 它与西北侧的甘孜—玉树断裂带一起，构成青藏高原东部的侧向滑移构造系统中的川滇活动地块的北边界——羌塘地块的东北边界. 鲜水河断裂带北西段可以分成4个段落，每一段落均可作为一个独立的基本破裂单元而发生地震破裂，亦有可能发生不同尺度的多段联合瞧裂. 对鲜水河断裂带北西段不同尺度破裂的震级及复发间隔进行研究. 根据该地区的地质、地球物理、测量及地震等方面的资料，结合我国强震复发的特点，分析了拉分盆地内部的滑动速率分布，以确定各段落的等效长度和倾向宽度，从而建立适合我国大陆走滑断裂的面波震级与断裂发震面积的关系式；进而运用地震矩方法，考虑断层之间的相互作用，结合专家意见建立了该段的矩平衡断裂破裂模型；最后，给出了鲜水河断裂带北西段各破裂源特征化地震的复发间隔、震级大小和不确定性，以及他与中小地震的联合震级分布. 结果表明，鲜水河断裂带北西段较易发生单段破裂，复发间隔在100～150年左右.     

地震预报唯象模型的适用性研究

滑动可预报模型，时间可预报模型和双限随机应力水平模型是三种相关的地震预报唯象模型。对于一个指定地区，用哪种模型更合理呢？为解决这个问题，本文提出了两地震预报模式适用程度的数值分析方法，利用这些方法可以合理地鉴别出氖要用的地震预报唯象模型是否适用于指定地区的地震预报分析。     

鲜水河断裂带地震活动特征及强震发生随时间增长概率

作者等仔细分析了鲜水河断裂带从１７２５年到现在的地震资料，并利用乌莫洛夫Ｔ─Ｓ、Ｍ为参数的作图法及强震发生随时间增长概率，绘制了地震活动图件及地震发生概率曲线以及Ｍ─Ｔ图和鲜水河断裂应变释放曲线。根据这些资料可以清楚地看出鲜水河断裂带自１７２５年到现在可分为两个大的活动周期，其中６．０级以上地震有由康定依次向甘孜迁移的特点。在每一个大的地震活动周期中，地震基本上两次重复由康定向甘孜迁移的过程，而且较强地震多发生在第二次迁移过程中，１９８２年甘孜地震标志着断裂带在第二幕地震活动高潮中，中强震已经完成了最后一次由断裂带东南端向西北端迁移的过程。同时考虑到断裂带应变释放曲线的特征，估计鲜水河断裂带目前已进入新的平静阶段。前两个大的活动周期之间，平静了近一个世纪。按历史上地震定向迁移规律，估计在新的活动期地震仍将从康定方向开始，逐步向甘孜发展。     

SPECTRAL STRUCTURE OF VELOCITY INHOMOGENEITY OF CRUST MEDIUM BELOW THE SOUTHEASTERN MARGIN OF TIBETAN PLATEAU AND ITS ADJACENT REGIONS

In this paper we present results of spectral structure of crustal velocity inhomogeneity beneath the southeastern margin of Tibetan plateau and its adjacent region based on the S wave envelope broadening algorithm. The spectral structure of 8~16Hz band is selected to analyze the special character of crustal inhomogeneity and discuss the correlation between strong earthquakes and inhomogeneities. The result shows that strong and complex inhomogeneities of crustal medium are found in the southeastern margin of Tibetan plateau and its adjacent region. In the upper part of upper crust, the strong and small scale inhomogeneities are imaged in the Longmengshan fault zone and the north of the Anninghe fault zone, the weak and large scale inhomogeneites are imaged in the section from Huolu to Daofu of Xianshuihe fault zone and the south of the Anninghe fault zone. In the lower part of upper crust, strong inhomogeneites are found in the Longmengshan fault zone, Lianfeng fault zone, the north of the Anninghe fault zone and the sections from Huolu to Daofu of the Xianshuihe fault zone, weak inhomogeneites are found in the section from Daofu to Kangding of Xianshuihe fault zone. In the middle crust, strong inhomogeneities are observed in the section of the Baoxing to Dujiangyan, the Baoxing to Kangding, and Kangding to Shimian, and weak inhomogeneities are observed in the northwestern section from Huolu to Kangding, and the Lianfeng fault zone. Comparing the medium inhomogeneities with the location of the strong earthquakes, our results suggest existence of high correlation between them. Strong earthquakes are often located in the transitionary zone between the strong and the weak inhomogeneities. The spatial distribution of the strong and the weak medium inhomogeneities may be related to the broken medium from the strong movement of geological tectonic and the heat flow upwelling along active faults induced by frequent tectonic and volcanic activity.     

COULOMB STRESS EVOLUTION AND SEISMIC HAZARD ALONG THE EASTERN BOUNDARY OF THE SICHUAN-YUNNAN BLOCK

Using a more realistic model of multi-layered viscoelastic media, and considering the effects of the coseismic dislocation and the postseismic viscoelastic relaxation caused by the 34 great earthquakes occurring along the eastern boundary of the Sichuan-Yunnan block since 1480 and the interseismic stress accumulation caused by the tectonic loading generated by plate motions which were modeled by introducing "virtual negative displacements" along the major fault segment in the region under study, we calculated the evolution of the Coulomb stress change in each fault plane of 18 major fault segments along the eastern boundary caused by the coseismic, postseismic and interseismic effects. We studied the interactions of the Xianshuihe, Anninghe, Zemuhe and Xiaojiang fault zones on the eastern boundary of the Sichuan-Yunnan block. By evaluating if the previous earthquake could bring another earthquake closer to or farther from failure, we analyzed the interactions of the earthquakes which occurred in the different segments in the same fault zone, or in the different fault zones respectively. And further based on the calculation results of the Coulomb stress change on the fault planes, we analyzed the seismic hazard of each fault segment.The results show that the previous earthquake may trigger another earthquake which can occur in the same fault zone or in the different fault zone. And the calculation results on the evolution of the cumulative Coulomb stress change in the each fault segment show that, the Coulomb stress increases significantly in the middle section and the Moxi segment of the Xianshuihe fault zone, the Mianning-Xichang segment of the Anninghe fault zone, the Qiaojia-dongchuan segment and the Jianshui segment of the Xiaojiang fault zone, and the seismic hazard in these fault segments is worthy paying attention to.     

磁县—大名断裂带西段晚更新世以来活动性研究

1830年河北磁县M7^1/2地震发生于磁县—大名断裂带西段, 该断裂地震破裂和活动性的研究受到地震研究者关注。前人研究着眼于1830年磁县大地震的地表破裂, 本文的研究重点是磁县—大名断裂带西段晚更新世以来的断层活动性。应用卫片、 航片解译和野外地震地质调查等方法开展研究, 重要地点进行探槽开挖或野外地质剖面剥落以及采样测年, 确定了断层各段落破裂事件的发生年代。该断裂西段分为3个断层段落: F₂为磁县—峰峰段落, F₃为东田井村—陶泉乡段落, F₄为韩家沟村—甘泉村段落。F₂断层段大部分隐伏, 为早中更新世断层。F₃断层段东端在东田井村南断错距今22 ka地层, 为晚更新世活动断层; F₃断层段在鼓山南山村一带为全新世断层, 从张家楼村到陶泉乡为推测全新世活动断层。F₄断层段为全新世断层。F₄断层段全部位于基岩山区, 可见多处基岩断面、 地震沟槽及断层眉脊等断层破裂; 一些破裂面发育地衣丽石黄衣[Xanthoria elegans (Link.) Th. Fr.], 使用地衣测年方法确定这些破裂面为1830年磁县大地震地表地震遗迹。磁县—大名断裂带终止于F₄西端。综合分析断裂带各个分段的破裂事件, 得到磁县—大名断裂带西段活动事件时空分布, 估计磁县—大名断裂带西段的晚更新世地震复发周期在6000年左右。     

利用断裂带上的低b值识别凹凸体方法的探讨——以龙门山断裂带和鲜水河断裂带为例

本文对龙门山断裂带和鲜水河断裂带上1970年以来记录的小震数据进行了收集、整理和分析,采用基于Matlab平台的Zmap软件,去除了断裂带上的丛集数据和余震,划定了有效地震数据的时间和震级范围,通过最大似然法求取了断裂带所在区域的b值分布图。基于b值大小与应力高低成反比的原理,通过断裂带上低b值区识别凹凸体的位置。就龙门山断裂带,通过低b值区识别出的凹凸体的位置与汶川地震发生的起始破裂位置和极震区的位置基本保持一致;而鲜水河断裂带由于受到小震数据的限制,部分段缺失b值分布,但整条断裂带仍可清晰识别出凹凸体位置,且1725年以来的历史强震和1970年以来5级以上的历史地震基本上都位于此区域。断裂带的实例分析结果证明,利用小震数据通过最大似然法计算b值分布图,其相对低b值区与历年强震发生的位置存在较大的相关性,为验证利用低b值区识别凹凸体方法的可行性和实用性提供了有力的证据。     

龙门山和鲜水河断裂带对区域构造加载作用的动态响应

为了研究汶川地震和鲜水河断裂带上的地震之间是否有触发作用及区域构造加载作用在这些地震发生过程中对应力场的影响.我们以汶川地震和鲜水河断裂带所在区域上的共7次地震为研究对象,区域构造加载作用由GPS速度边界近似,用分裂节点技术模拟上地壳地震的发生,并采用三维黏弹性有限元方法,模拟库仑应力的演化.研究结果表明:鲜水河断裂带上的地震震前积累的库仑应力的17%~38%来自区域构造加载的持续作用,其他的地震形变引起的库仑应力的积累约占49%~67%,故地震触发作用明显(除1948年理塘地震和1973年炉霍地震外);而汶川地震震前1893—1981年发生的地震释放了该区部分库仑应力,不可能对汶川地震有触发作用.汶川地震的库仑应力积累可能主要来自区域构造加载作用,地震发生以后几乎释放了所在区域的所有库仑应力,形成新的格局.     

芦山MS7.0级地震前的形变空区特征研究

上世纪70年代以来,国内外基本形成了以监测震中附近断层预滑动进行地震预测的研究思路,但近些年来,一些大地震前近震源区域的形变变化却引起了巨大的争议.本文应用芦山地震震中附近跨断层及连续形变观测资料,分析了震前不同阶段地形变变化的特点,讨论了震中附近区域异常时空演化过程.分析结果表明,沿鲜水河断裂带一些跨断层基线、安宁河及则木河断裂带个别场地的跨断层水准基线出现的显著异常变化,这些异常出现在远离芦山地震震中的区域上;在近震源区域,在龙门山断裂带南段的一些断层水准变化量极小,在鲜水河、龙门山和安宁河3条主要断裂围成的三叉口地区,倾斜、应变、重力及断层水准和蠕变观测临震前未有显著的异常变化,该区是形变变化或形变异常分布的“空区”.本文也与汶川地震前形变异常分布进行了对比,认为震前形变“空区”现象可能是强震前的一种共性特征.     

川滇地区未来强震预测与汶川Mw7.9级地震孕震过程分析

根据作者提出的孕震时空区域划分原则,确定了川滇地区地震区(带)划分的合理方案.运用孕震断层多锁固段脆性破裂理论与相关预测方法,给出了各地震区(带)未来强震的四要素预测结果.结果表明,除西昌、丽江与鲜水河地震区在较长一段时间内无破坏性地震发生外,其他地震区都将有破坏性地震发生.本文还分析了汶川大地震的孕震过程.结果表明:导致2008年5月12日汶川M_w7.9级地震的最直接原因,是1976年发生在松潘-平武的M_S7.2级双震震群事件.     

SIMULATION OF SEISMIC RISK IN THE DALIANGSHAN SUB-BLOCK AND ADJACENT AREAS USING THE NONLINEAR FRICTION FEM METHOD

Most earthquakes result from fault activity under heterogeneous loading and complex physical properties, also affected by fault structure and interaction between faults. Such a complicated mechanism makes often failures of the "seismic gap" theory in the effort of medium-and long-term earthquake prediction. This study attempts to address this issue using the finite element method(FEM).The friction behavior of faults can be used to simulate the non-uniformity of rupture processes of the seismogenic structure. So we use the FEM containing non-linear friction to simulate fault ruptures in the Daliangshan sub-block and adjacent areas, and compare the results with time-space evolution of historical M_S ≥ 7 earthquakes since 1840 in this region. In the simulation, the sequence of large-batch fault contact nodes change from "stick state" to "slip state" in short time, which mimics the sudden fault slip and the occurrence of major earthquakes. The results show that the fault breaking lengths from simulation are largely consistent with the magnitudes of historical earthquakes in the study area, such as the 1850 Puge-Xichang M_S7.5, and 1887 Shiping M_S7.0 earthquakes. The simulation also shows the development of seismic gaps and "gap breaks" by major earthquakes on the Xianshuihe fault, such as 1955 Kangding M_S7.5 earthquake. Especially, the results illustrated the very long time of the seismogenic process of the 2008 Wenchuan M_S8.0 earthquake, and the corresponding sudden big rupture along the Longmenshan Fault, which is very similar to the observed surface rupture and very long incubation time and sudden co-seismic process. Then, this simulation is further applied to long-term earthquake prediction for the study area by calculation on a much longer time. The simulation results suggest that the Xiaojiang fault and the Zemuhe fault have relatively higher seismic risk, while moderate-sized earthquakes might occur on the Daliangshan fault and the Aninghe fault, and major earthquakes might rupture the northern segment of the Xianshuihe fault in a much longer time.     

鲜水河断裂带跨断层变形分析和数值模拟

鲜水河断裂带积累了20多年的跨断层变形资料, 如何解释这种变形是一个重要的问题。 该文采用了弹性上地壳覆盖在粘弹性Maxwell体之上的模型。 炉霍1973年M_S7.6地震按该粘弹性模型计算的震后形变曲线能够在很大程度上解释实测观测结果, 显示与一些断层(如圣安德烈斯断层某些段落)存在缓慢蠕滑而无大地震发生不同, 鲜水河断裂带观测到的跨断层变形, 有相当一部分可以用大地震后的粘弹性变形来解释。 当然, 计算得到的震后粘弹性形变幅度同跨断层短基线和短水准的实测形变幅度比较还存在一些差异, 不能完全解释, 表明了大陆断层活动的复杂性, 并值得进一步深入研究。     

Study of the segmentation of active fault by the boundary element method──analysis of the Xianshuihe fault zone

Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｃｔｉｖｅ　ｆａｕｌｔ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｂｏｕｎｄａｒｙ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ──ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｘｉａｎｓｈｕｉｈｅ　ｆａｕｌｔ　ｚｏｎｅ（张超）（陈连旺）（赵国光）...     

川滇菱形块体东边界库仑应力演化及强震发生概率估算

本研究基于分层黏弹介质模型,考虑强震或大地震同震位错、震后黏滞松弛及主断层段震间构造应力加载三方面效应,给出1480年以来,川滇菱形块体东边界鲜水河断裂带、安宁河断裂带、则木河断裂带和小江断裂带共20个断层段由三方面效应引起的累积库仑应力变化随时间的演化,分析强震间相互作用和强震发生的应力累积背景,定性分析各断层段的地震危险性.同时,分别采用现今台网地震目录和川滇菱形块体东边界各断层段强震复发间隔两种资料,定量计算2030年各断层段的强震发生概率;并基于摩擦本构理论,将周边强震引起的库仑应力变化量作为应力扰动,修正强震发生概率的计算结果.各断层段累积库仑应力演化的结果表明,鲜水河断裂带中部八美段、色拉哈段及南部磨西段、安宁河断裂带冕宁-西昌段、小江断裂带北部巧家-东川段和南部建水段的累积库仑应力显著增加.修正的强震发生概率计算结果显示,鲜水河断裂带中部八美-色拉哈-康定一带、安宁河断裂带冕宁-西昌段、小江断裂带南部华宁-建水一带强震发生概率较高,地震危险性值得关注.本研究基于库仑应力演化计算定性分析强震危险性的同时,基于摩擦本构律理论,结合地震引起的应力扰动和强震发生背景,定量计算修正的强震发生概率,为川滇菱形块体东边界强震危险地点及中长期发震紧迫程度判定提供方法和依据.     

鲜水河断裂带上两次强震之间的断层蠕滑及其传播特征的模型研究

本文通过建立水准函数和基线函数,分析了形变介质位移场与地面各测线上不同点位间水准和基线测值变化的定量关系.据此并应用弹性和粘弹性介质断层位错理论,研究了断层运动及其发展和传播过程中断裂带附近的水准和基线测值变化的时空分布规律.参照理论分析结果,并结合跨断层位移的实测资料,反推了1973年炉霍7.9级地震至1981年道孚6.9级地震期间,鲜水河断裂的运动方式、发展趋势及蠕动传播形式,应用试错法给出了有关参数.结果表明,炉霍地震后该断裂带以滑动角为-10的方式作压性反扭运动,其发展趋势呈负指数的衰减形式,滑动区间长度为70km,大致位于炉霍地震产生的地表裂隙带;在道孚地震前,该带东南段发生了断层反扭运动的传播,其平均速度约150m/d,传播方向由西北向东南,终止于道孚西北.参考地震与断层运动的某些分析和实验研究结果,本文讨论了鲜水河断裂运动与炉霍、道孚地震的关系,认为这一时期的断层运动体现了炉霍地震后断层的继承性持续滑动和道孚地震前以蠕动传播为主要标志的前兆活动.上述现象可能反映了大地震前后断层运动的某种规律性.      

一种基于经验分布的大地震复发概率计算方法

以历史重演原则和构造类比原则为基础,提出了一种基于经验分布的大地震复发概率计算方法,该方法不作任何复发概率分布的强假定,直接通过对大量地震序列数据的蒙特卡罗随机抽样来模拟未来大地震的复发规律,进而统计得到未来一段时间内的大地震发生概率,并以鲜水河断裂带炉霍段和道孚段为实例,利用本文给出的复发概率计算方法得出炉霍段和道孚段未来50年大地震发生概率分别为0.15和0.31。